Hva er en Ultrashort -pulslaser?

Ultrashort -pulslaseren er et generisk navn for alle typer laser som produserer pulser eller utbrudd av sammenhengende lys i ekstremt korte perioder, vanligvis målt i pikosekunder eller femtosekunder. Et picosekund er en billion på andreplass, og et femtosekund er 1000 ganger kortere enn et picosekund eller en kvadrillion av et sekund. Disse koblingshastighetene for Ultrashort-pulslaseren lar den overvinne noen nedbrytningseffekter som normale ikke-puls-lasere møter. Dette gir dem anvendelser innen militær teknologi, datakommunikasjon og i medisinsk vitenskap, for eksempel for drap av virus i kroppen gjennom ekstern laserbehandling, uten å skade normalt levende vev.

Tidsområdet som pulsvarigheten spenner i gjeldende ultrashort -pulslaser -teknologi fra 2011 er fra noen få picoseconds for hver laserpulse ned til 5 femtekunder. Teknologien blir drevet mot å lage en ultrashort -pulslaser i attosekundområdet, men som vil ha PULSE -er som forekom 1000 ganger raskere enn en femtosekundlaser, eller en gang hver eneste kvintillion av et sekund. ATTOSECOND -lasere vil tillate forskere å spore bevegelsen av elektroner rundt atomkjerner i sanntid, noe som vil hjelpe både i fysikk og kjemiforskning og utvikling.

Mens tidlige lasere var basert på genererende bjelker av sammenhengende lys ved bruk av rubinkrystaller, bruker femtosekund-lasere titan-dopet aluminiumoksyd, en type blågrønn safir først produsert i 1986 for dette formålet. Typisk pulsenergi fra en så 20 femtosekundlaser er omtrent 3 nanojoules per puls, eller tre milliarder av en joule. Siden dette er en ekstremt liten mengde energi, forsterkes strålen ved hjelp av en ekstern strålekilde. Solid-state-materialer har vist seg å være de beste forsterkerne, med Ytterbium-glass som det mest effektive og forsterker pulsen opp til 100 joules per kvadrat cenTIMETER. Tidlige forsøk ved bruk av fargestoffer eller neodym: Yttrium aluminiums granatkrystaller økte pulsenergien fra 1 millijoule til 0,5 joules per kvadrat centimeter.

Det er mange potensielle applikasjoner for bruk av Ultrashort -pulslaseren. De vil ta fiberoptisk kommunikasjon ved overføring av lys signal til et nytt nivå, slik at mye mer data kan føres på en pulsstråle enn fiberoptikk for øyeblikket er i stand til fra 2011, noe som gir begrepet bredbånd en helt ny betydning. De kan også brukes til å abltere materialer vekk fra en overflate og endre den fra et faststoff til en gass uten å legge til noe varme i prosessen, noe som vil forbedre forskjellige industrielle skjære- og formingsprosesser for metaller og kompositter. Teknologien gir også fordelen ved å tjene som en ekstremt presis form for skalpell i medisin for å fjerne kreftsvulster eller reparere den optiske hornhinnen hos personer med sviktende syn.